氧化铝工艺讲座.ppt

利用粉煤灰生产氧化铝工艺讲座2012年1月 讲座包括以下四个部分一 企业情况介绍二 我国氧化铝生产及铝土矿现状三 利用粉煤灰生产氧化铝的意义四 利用粉煤灰生产氧化铝工艺介绍 一 企业情况介绍 内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司于2007年7月26日成立 是由大唐能源化工有限责任公司 同方环境股份有限公司 北京国能智信投资有限公司 多伦县信远再生资源有限公司共同投资的股份制公司 是大唐集团首家利用粉煤灰提取氧化铝 生产铝硅合金的有色冶金企业 也是我国粉煤灰综合利用的产业示范基地 大唐国际批复定员1830人 其中在册员工644人 劳务派遣1186人 全公司人员平均年龄28岁 承揽国家 十一五 科技支撑计划项目2项 国家 863 重大专项1项 内蒙古自治区重大科技攻关项目2项 呼和浩特市重大科技专项2项 截至目前再生资源公司已获得省部级一等奖3项 二等奖1项 三等奖1项 取得9项自主知识产权专利 在国内核心期刊发表论文15篇 专著1篇 出版高校教材1本 电解车间于2008年3月25日开工建设 20099月15日生产出第一批铝锭 设计产能12万吨 年 炭素车间于2009年5月18日开工建设 于2011年2月15日转入生产管理 设计产能6万吨 年 氧化铝车间于2009年4月开工建设 至2010年8月30日打通主要工艺流程 设计产能24万吨 年 十二五 期间 大唐集团规划建设两个 煤 电 灰 铝 一体化循环经济项目 争取达到年产270万吨氧化铝 135万吨电解铝 的总体规模 依托项目建设 确保实现 出精品 出人才 出效益 目标 其中再生资源公司将再建设50万吨 年氧化铝项目 配套2 35万千瓦自备电厂 并扩建托克托电厂五期工程2台60万千瓦级机组 二 我国氧化铝生产及铝土矿现状 2011年我国氧化铝产能达3320万吨 进口168万吨 世界产能8775万吨 进口铝土矿4031 85万吨 对外依存度达60 以上 进口铝土矿主要来自印度尼西亚和澳大利亚 我国铝土矿资源比较匮乏 截止2008年底基础储量约为8 73亿吨 静态保证年限仅有10年 且这些保有的铝土矿质量较差 加工困难 耗能大的一水硬铝石型矿石占全国总储量的98 以上 适于露采的铝土矿矿床也不多 为此 国内企业生产所用原材料多从国外进口 我国铝土矿对外依存度随之急剧上升 按照国内目前的技术水平 生产1吨铝锭需要2吨氧化铝和4吨铝土矿 而2010年底我国的铝冶炼产能就已达到2300万吨 实际产量为1560万吨 由此推算 生产1560万吨铝锭则需要6240万吨铝土矿 鉴于上述原因 开发非铝土矿资源生产氧化铝是保证我国氧化铝生产的必由之路 也是保证我国经济可持续稳定发展的战略需要 三 利用粉煤灰生产氧化铝的意义 可解决我国铝土矿资源日益短缺的问题 国内高铝煤炭储量十分丰富 远景资源量约1000亿吨 已探明储量为319亿吨 其中 粉煤灰中氧化铝含量在45 以上的煤炭资源主要分布在内蒙古中部的准格尔煤田 具有可靠地技术保障 大唐集团与清华同方合作 经过八年的技术攻关和产业研究 探索并开发了具有自主知识产权的 高铝粉煤灰提取氧化铝联产活性硅酸钙 及 矿热法冶炼铝硅合金 工艺技术 形成了极具特色的 煤炭 电力 高铝粉煤灰 有色金属 循环经济产业模式 基于对高铝粉煤灰物相组成与显微结构的深入研究 结合我国烧结法生产氧化铝的实践 大唐集团自主研究并开发了 预脱硅 碱石灰烧结法提取氧化铝多联产 工艺路线 四 利用粉煤灰生产氧化铝工艺介绍 本节内容按工艺流程进行介绍 对辅助工艺系统不做详细介绍 1 粉煤灰贮仓及输送工序 工艺流程图 见下页 工艺技术指标 氧化铝含量 45 铝硅比 A S 0 8 2 粉煤灰预调配工序 工艺流程图 见下页 工艺技术指标 粉煤灰浆液固含 350 400g l NaOH浓度 150 170g l 以Na2O计 粉煤灰浆液苛碱含量 140 160g l 以Na2O计 3 粉煤灰预脱硅工序 工艺流程图 见下页 反应原理 SiO2 glass 2NaOH Na2SiO3 H2O 工艺技术指标 脱硅温度 130 140 脱硅时间 0 5 2h 脱硅液SiO2含量 45g l 脱硅粉煤灰铝硅比 A S 1 8 4 粉煤灰分离洗涤工序 工艺流程图 见下页 工艺技术指标 粉煤灰洗涤用水 0 7t 水 t 粉煤灰 洗后粉煤灰Na2O含量 6 0 进料温度 85 脱硅液浮游物含量 5 0g l 5 活性硅酸钙制备工序 工艺流程图 见下页 采用石灰乳苛化生产微粉硅酸钙技术 工艺技术指标 CaO与SiO2质量比 0 8 0 9 反应温度 95 5 反应时间 0 5 1h 活性硅酸钙附水 65 三级滤饼Na2O含量 1 5 6 活性硅酸钙烘干工序 工艺流程图 见下页 采用闪蒸干燥机和回转干燥煅烧机两段烘干技术 工艺技术指标 活性硅酸钙质量 SiO2 48 CaO 45 Na2O 0 2 灼减 3 7 生料浆制备工序 工艺流程图 见下页 工艺技术指标 碱比 0 95 1 02 钙比 2 09 2 15 含水率 41 细度 200 14 铁铝比 0 06 0 02 8 生料浆调配工序 工艺流程图 见下页 工艺技术指标 碱比 0 95 1 01 钙比 1 95 1 99 含水率 41 细度 200 14 铁铝比 0 08 0 02 9 煤粉制备工序 工艺流程图 见下页 工艺技术指标 入磨最大料度 50mm 入磨最大水份 8 出磨煤粉细度 160目筛 14 出磨煤粉水分 3 0 全水 灰分 15 原煤 胶带机 原煤仓 耐压称重给煤机 辊式磨 袋式除尘器 煤粉仓 环状天平计重器 罗茨风机 窑头燃烧器 氮气 扁布袋除尘器 煤磨风机 10 熟料烧成工序 工艺流程图 见下页 熟料烧结的目的就是要使原料中的Al2O3转变成易溶于水或稀碱溶液的化合物 Na2O Al2O3 而使SiO2 Fe2O3和TiO2等杂质转变为不溶于水或稀碱溶液的2CaO SiO2 Na2O Fe2O3和CaO TiO2等化合物 以便在下一步溶出过程中将有用成分与有害杂质分离出来 10 熟料烧成工序 主要工艺技术指标碱比 0 95 1 0 钙比 1 9 2 0 Al2O3标准溶出率 93 Na2O标准溶出率 95 容重 1 15 1 25kg l 11 熟料溶出工序 工艺流程图 见下页 采用筒形溶出器 棒磨机的两段逆流溶出技术 一段溶出浆液工艺技术指标 Al2O3含量 65g l 苛性比 K 1 1 1 4 固含 30g L 一段氧化铝溶出率 60 一段氧化钠溶出率 80 11 熟料溶出工序 二段溶出浆液工艺技术指标 固含 300 400g L 细度 D50 25 35微米 12 硅钙渣分离洗涤工序 工艺流程图 见下页 工艺技术指标 末次沉降槽底流液固比 L S 2 5 其它沉降槽底流液固比 L S 2 0 沉降槽温度 90 沉降槽溢流浮游物 0 2g L 一洗 三洗 二洗 脱碱 棒磨机 底流泵 底流泵 底流泵 底流泵 热水槽 溶出器 硅钙渣压滤 13 硅钙渣压滤工序 工艺流程图 见下页 脱碱反应 硅钙渣的主要成分为硅酸二钙和二次反应生产的钠硅渣等 其中碱主要以化合碱形式存在于钠硅渣中 脱碱槽中所发生的化学如下 NaO Al2O3 1 7SiO2 H2O Ca OH 2 CaO Al2O3 xSiO2 yH2O NaOHNa2CO3 Ca OH 2 CaCO3 2NaOH 13 硅钙渣压滤工序 工艺技术指标压滤机滤液浮游物 2g L 压滤机滤饼附水 30 硅钙渣含碱 0 6 电石渣加入量 8 12 14 一二段脱硅工序 工艺流程图 见下页 熟料溶出粗液 加入钠硅渣种子和种分母液 利用套管预热器进行一段脱硅 一部分滤液经精滤后送种子分解 另一部分精液加入石灰乳经深度常压脱硅精滤后送碳分分解 产品作为种子分解的晶种 主要技术指标 一段脱硅温度145 一段脱硅液硅量指数为200 300 二段脱硅硅量指数650 1100 石灰乳槽 15 碳酸化分解工序 工艺流程图 见下页 碳分原理 2NaAl OH 4 CO2 2Al OH 3 Na2CO3 H2O 主要技术指标 碳分分解率88 二氧化碳浓度 38 碳分温度 85 16 种子过滤工序 工艺流程图 见下页 主要技术指标 立盘过滤机进料温度50 55 滤饼含附液率 20 母液浮游物含量 2g L 种子过滤进料固含 500g l 17 种子分解工序 工艺流程图 见下页 反应原理 NaAl OH 4 xAl OH 3 晶种 x 1 Al OH 3 NaOH 主要技术指标 分解首槽温度59 61 分解末槽温度50 55 分解时间 45 50h 分解产出率55kg m3 精液 1号分解槽 2号分解槽 3号分解槽 4号分解槽 5号分解槽 6号分解槽 7号分解槽 8号分解槽 9号分解槽 18 成品过滤工序 工艺流程图 见下页 主要技术指标 洗水加入量1t t Al2O3 洗水温度 85 母液浮游物含量 2g l 滤饼含水率 8 滤饼中可溶性碱Na2O 0 6 19 氢氧化铝焙烧工序 工艺流程图 见下页 反应原理 Al2O3 3H2O Al2O3 3H2O 主要技术指标 热耗 3 27MJ kg Al2O3 Al2O3含量 5 20 灼减 0 5 1 0 粒度分布 125 m 15 45 m 12 20 蒸发系统 蒸发的目的是 排除系统多余的水分 保持体系中水量平衡 使蒸发母液达到工艺系统配料浓度的要求 我公司工艺系统中包括氢氧化钠蒸发站和碳分母液蒸发站 均采用管式降膜蒸发器 为保证系统内苛性碱 NaOH 与碳碱 Na2CO3 的平衡 还设有排盐苛化工序 21 其他辅助工序 原燃料贮仓及输送工序 外购合格的石灰石 小块 烟煤 无烟煤和焦炭由汽车运进厂 石灰石 烟煤和无烟煤由胶带输送机送往生料浆制备和熟料烧成工段 石灰石 大块 和焦炭由皮带输送机送往石灰石煅烧及CO2制备工段 21 其他辅助工序 片碱仓工序 外购合格的片碱由汽车运进厂 送往片碱仓库 用电动单梁起重机将片碱送入料斗经定量给料机与由活性硅酸钙制备来的苛化液 NaOH 一同送入化碱槽 化好的碱液由液下泵送往蒸发槽罐区 21 其他辅助工序 石灰石煅烧及CO2制备工序 从石灰石仓 焦炭仓下来的石灰石和焦炭按一定的比率经计量 混合后均匀撒入窑内 经预热 煅烧 冷却 把石灰石分解为生石灰和窑气CO2 生石灰经胶带输送机送至石灰乳制备工序的石灰仓中 窑气CO2经两次除尘后进入加压站 经加压机送至碳酸化分解工序 21 其他辅助工序 煤气站工序 采用两段式煤气发生炉制气 属于空气鼓风连续制气方式 主要包括制气系统 排渣系统 燃料输送系统和软水制备系统 所制煤气主要用于活性硅酸钙烘干工序 氢氧化铝焙烧工序及碳素